DE102022206519A1

DE102022206519A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Handerkennung an einem Lenkrad eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE102022206519A1
Application number: DE102022206519.0A
Authority: DE
Inventors: Thomas Strehlow; Björn Makkus
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2022-06-28
Filing date: 2022-06-28
Publication date: 2023-12-28
Also published as: EP4303100A1; CN117302231A

Abstract

Es wird ein Verfahren (100) zur Handerkennung an einem Lenkrad eines Fahrzeuges vorgeschlagen, wobei mittels eines Handmomentsensors (11) ein erstes Signal zur Handerkennung ermittelt wird (101). Ferner wird mittels eines Drehzahlsensors (12) ein zweites Signal hinsichtlich einer Radgeschwindigkeit mindestens eines Rades des Fahrzeuges zur Validierung (106) der ersten Signals ermittelt (102).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Handerkennung an einem Lenkrad eines Fahrzeuges nach den unabhängigen Ansprüchen.
Verfahren zur Erkennung einer Hand an einem Lenkrad eines Fahrzeuges sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. So beschreibt beispielsweise die US 2010/0228417 A1 ein entsprechendes Verfahren, bei dem ein Vibrationssignal im Lenkrad ausgelöst wird, wobei festgestellt wird, dass der Fahrer das Lenkrad nicht hält, falls die Vibrationen detektiert werden. Eine solche Hands-On-Erkennung kann bei Fahrbahnanregungen im schlimmsten Fall allerdings aktiviert werden, obwohl der Fahrer das Lenkrad nicht anfasst (falsch positive Erkennung). Um dies auszuschließen, sind im Stand der Technik kostenintensive zusätzliche, kostenintensive Komponenten notwendig, wie beispielsweise eine Kamera zur Erkennung des Fahrers und seines Zustandes oder ein kapazitives Lenkrad.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine falsch positive Handerkennung an einem Lenkrad auf effektive und kostengünstige Art und Weise zu verhindern.
Gelöst wird die oben genannte Aufgabe durch ein Verfahren zur Handerkennung an einem Lenkrad eines Fahrzeuges, wobei mittels eines Handmomentsensors ein erstes Signal zur Handerkennung ermittelt wird. Bei dem ersten Signal handelt es sich um das Handmoment, der mittels des Handmomentsensors festgestellt wird. Insbesondere wird eine lenkmomentbasierte Hands-On-Detektion durchgeführt.
Erfindungsgemäß wird ein zweites Signal hinsichtlich einer Radgeschwindigkeit mindestens eines Rades des Fahrzeuges mittels eines Drehzahlsensors ermittelt, um das erste Signal zu validieren. Bei dem zweiten Signal handelt es sich vor allem um die Drehzahl. Insbesondere werden die Radgeschwindigkeiten aller Räder des Fahrzeuges ermittelt, um das erste Signal zu validieren. Die Validierung dient dazu, eine falsch positive Hands-on-Erkennung, die aus einer Fahrbahnanregung resultiert, auszuschließen. Insbesondere umfasst das Verfahren die Validierung des ersten Signals basierend auf dem zweiten Signal. Fahrbahnanregungen basieren insbesondere auf Unebenheiten auf dem Fahrbahnuntergrund, beispielsweise durch Brücken, Fugen oder durch Schlaglöcher. Diese beeinflussen die Radgeschwindigkeiten. So ist es möglich, das erste Signal hinsichtlich des Handmomentes zu validieren. Auf kostenintensive Lösungen zur Vermeidung von falsch positiven Hands-On-Erkennungen kann verzichtet werden kann. Insbesondere wird eine bereits im Fahrzeug vorhandene Sensorik verwendet, sodass die falsch positiv Fehlrate ohne finanziellen Mehraufwand erreicht werden kann.
Insbesondere werden das erste Signal und das zweite Signal kontinuierlich überwacht. Bevorzugterweise wird das zweite Signal hinsichtlich dessen Frequenz und/oder dessen Amplitude analysiert. Insbesondere wird das zweite Signal mit zuvor definierten Schwellwerten hinsichtlich der Amplitude und/oder der Frequenz verglichen. Insbesondere wird die Amplitude des zweiten Signals in zuvor definierten Frequenzbereichen analysiert. Vor allem wird das zweite Signal hierzu spektral analysiert. Beispielsweise kann ein erster Frequenzbereich festgelegt werden, in dem typischerweise Fahrbahnanregungen liegen. Der Schwellwert kann beispielsweise 20 % über einer mittleren Amplitude des zweiten Signals liegen.
Vorteilhafterweise wird bei Überschreiten eines zuvor definierten Schwellwertes ein Vorliegen einer fahrbahninduzierten Störung des ersten Signals festgestellt. In anderen Worten wird festgestellt, dass die Fahrbahn derart uneben ist, dass das erste Signal einer Störung unterliegt und eine falsch positive Handerkennung vorliegen könnte. Die fahrbahninduzierte Störung kann beispielsweise durch Fahrbahnunebenheiten wie Schlaglöcher ausgelöst werden.
Werden die Radgeschwindigkeiten aller Räder des Fahrzeuges ermittelt, wird hinsichtlich jedes Rades ein zweites Signal ermittelt. Es kann eine Störung dann festgestellt werden, wenn jedes zweite Signal einen zuvor definierten Schwellwert überschreitet.
Das Vorliegen der fahrbahninduzierten Störung kann insbesondere durch eine Analyse des Lenkwinkels validiert werden, bevor weitere Schritte eingeleitet werden. Hierzu wird insbesondere der Lenkwinkel des Fahrzeuges überwacht, insbesondere ebenfalls kontinuierlich. Der Lenkwinkel sollte sich beim tatsächlichen Vorliegen einer fahrbahninduzierten Störung aufgrund einer Fahrbahnanregung ebenfalls gleichzeitig zumindest kurzfristig geändert haben. Dies ist ein Indiz dafür, dass tatsächlich eine fahrbahninduzierte Störung vorliegt. Insbesondere kann das Verfahren vorsehen, erst nach einer positiven Validierung mittels des Lenkwinkels das Vorliegen einer fahrbahninduzierten Störung trotz Überschreiten eines zuvor definierten Schwellwertes bezüglich des zweiten Signals festzustellen.
Beim Feststellen einer fahrbahninduzierten Störung kann ein zuvor definierter Schwellwert bezüglich des ersten Signals zur Erkennung einer Hands-Off-Situation erhöht werden. Das erste Signal wird vor allem auch hinsichtlich dessen Amplitude und/oder Frequenz analysiert. Insbesondere wird zuvor mindestens ein Schwellwert bezüglich des ersten Signals definiert. Liegt das erste Signal unterhalb des Schwellwertes, wird eine Hands-Off-Situation erkannt, während, falls das erste Signal oberhalb des mindestens einen zuvor definierten Schwellwertes liegt, eine Hands-On-Erkennung erfolgt. Durch Erhöhen des Schwellwertes wird die Handerkennung hinsichtlich falsch positiver Meldungen robuster ausgestaltet.
In anderen Worten wird erkannt, dass der Fahrer seine Hände nicht am Lenkrad hat, was wiederum weitere Schritte, wie beispielsweise eine Animierung des Fahrers, bspw. durch akustische und/oder visuelle Signale, auslösen kann. Die Erhöhung des Schwellwertes trägt der fahrbahninduzierten Störung Rechnung. Insbesondere wird eine Erhöhung nur nach einer positiven Validierung der fahrbahninduzierten Störung mittels des Lenkwinkels durchgeführt. Insbesondere wird der zuvor definierte Schwellwert um mindestens 10 %, vorzugsweise um mindestens 20 % erhöht. Der Schwellwert hinsichtlich des ersten Signals wird somit basierend auf Informationen hinsichtlich einer fahrbahninduzierten Störung basierend auf dem zweiten Signal dynamisch angepasst.
Ferner kann beim Feststellen einer fahrbahninduzierten Störung die Handerkennung mittels des Handmomentsensors deaktiviert werden. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass der Fahrer bestimmte Assistenzsysteme zum teilautonomen bzw. autonomen Fahren des Fahrzeuges nicht mehr nutzen kann. Erneut kann dies insbesondere erst dann erfolgen, wenn das Vorliegen einer fahrbahninduzierten Störung mittels des Lenkwinkels validiert wurde.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Handerkennung an einem Lenkrad eines Fahrzeuges, die einen Handmomentsensor zur Ermittlung eines ersten Signals und mindestens einen Drehzahlsensor zur Ermittlung eines zweiten Signals hinsichtlich mindestens einer Radgeschwindigkeit umfasst, wobei die Vorrichtung vor allem zur Ausführung eines oben genannten Verfahrens ausgebildet ist. Insbesondere kann die Vorrichtung einen Drehzahlsensor für jedes Rad des Fahrzeuges aufweisen. Die Vorrichtung kann eine Auswerteeinheit zur Validierung des ersten Signals basierend auf dem zweiten Signal aufweisen. Ferner kann die Vorrichtung einen weiteren Sensor zum Bestimmen eines Lenkwinkels umfassen.
Es zeigen in rein schematischer Darstellung:

1 einen Verfahrensablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens; und
2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren 100 zur Handerkennung an einem Lenkrad eines Fahrzeuges, wobei das Verfahren 100 das Ermitteln 101 eines ersten Signals mittels eines Handmomentsensors umfasst. Das erste Signal dient zur Erkennung einer Hands-on- oder Hands-Off-Situation bezüglich eines Lenkrads, indem das Handmoment mittels eines Handmomentsensors ermittelt wird.
Ferner wird ein zweites Signal hinsichtlich einer Radgeschwindigkeit mittels eines Drehzahlsensors ermittelt 102. Das erste Signal und das zweite Signal werden kontinuierlich überwacht 103. Ferner kann ein Lenkwinkel ermittelt werden 104, insbesondere kann dieser kontinuierlich überwacht werden 105.
Mittels des zweiten Signals wird das erste Signal validiert 106. Dies geschieht insbesondere durch Analyse 107 des zweiten Signals hinsichtlich einer Amplitude und/oder einer Frequenz. Das zweite Signal wird mit einem zuvor definierten Schwellwert hinsichtlich der Amplitude und/oder der Frequenz verglichen 108. Insbesondere werden zuvor definierte Schwellwerte hinsichtlich der Amplitude in bestimmten Frequenzbereichen verglichen.
Beim Überschreiten 109 des Schwellwertes kann eine fahrbahninduzierte Störung festgestellt werden 111. Zuvor kann die fahrbahninduzierte Störung mittels des Lenkwinkels validiert werden 110, da dieser von der fahrbahninduzierten Störung in gleicher Art beeinflusst sein müsste. Wird eine fahrbahninduzierte Störung festgestellt 111, kann ein zuvor definierter Schwellwert bezüglich des ersten Signals zur Handerkennung erhöht werden 112. Ferner kann die Handerkennung mittels des Handmomentsensors deaktiviert werden 113.
In 2 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 gezeigt, die einen Handmomentsensor 11 zur Ermittlung des ersten Signals und einen Drehzahlsensor 12 zur Ermittlung des zweiten Signals aufweist. Ferner kann die Vorrichtung 10 einen Lenkwinkelsensor 13 aufweisen. Die Vorrichtung 10 weist eine Auswerteeinheit 14 auf, die zur Validierung des ersten Signals basierend auf dem zweiten Signal ausgebildet ist. Und zwar kann die Auswerteeinheit 14 die Analyse des zweiten Signals durchführen sowie beim Überschreiten eines Schwellwertes die fahrbahninduzierte Störung feststellen beziehungsweise diese zuvor mittels des Lenkwinkels validieren. Eine Steuereinheit 15 kann dann beim Feststellen einer fahrbahninduzierten Störung Schritte ausführen wie beispielsweise das Erhöhen eines zuvor definierten Schwellwertes bezüglich des ersten Signals oder eine Deaktivierung der Handerkennung mittels des Handmomentsensors 11.
Bezugszeichenliste

100: Verfahren
101: Ermitteln eines ersten Signals mittels eines Handmomentsensors
102: Ermitteln eines zweiten Signals hinsichtlich einer Radgeschwindigkeit mittels eines Drehzahlsensors
103: Überwachung des ersten und des zweiten Signals
104: Ermitteln eines Lenkwinkels
105: Überwachung des Lenkwinkels
106: Validierung der ersten Signals
107: Analyse des zweiten Signals hinsichtlich einer Amplitude und/oder einer Frequenz
108: Vergleich des zweiten Signals mit mindestens einem zuvor definierten Schwellwert
109: Überschreiten des Schwellwertes
110: Validierung mittels des Lenkwinkels
111: Feststellen einer fahrbahninduzierten Störung
112: Erhöhen eines zuvor definierten Schwellwertes bezüglich des ersten Signals
113: Deaktivieren der Handerkennung mittels des Handmomentsensors
10: Vorrichtung
11: Handmomentsensor
12: Drehzahlsensor
13: Lenkwinkelsensor
14: Auswerteeinheit
15: Steuereinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2010/0228417 A1 [0002]

Claims

Verfahren (100) zur Handerkennung an einem Lenkrad eines Fahrzeuges, wobei mittels eines Handmomentsensors (11) ein erstes Signal zur Handerkennung ermittelt wird (101), dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Drehzahlsensors (12) ein zweites Signal hinsichtlich einer Radgeschwindigkeit mindestens eines Rades des Fahrzeuges zur Validierung (106) der ersten Signals ermittelt wird (102).
Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Signal basierend auf dem zweiten Signal validiert wird (106).
Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Signal und das zweite Signal kontinuierlich überwacht werden (103).
Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Signal hinsichtlich einer Amplitude und/oder Frequenz analysiert wird (107).
Verfahren (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Signal mit mindestens einem zuvor definierten Schwellwert hinsichtlich der Amplitude und/oder der Frequenz verglichen wird (108).
Verfahren (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Überschreiten (109) eines zuvor definierten Schwellwertes ein Vorliegen einer fahrbahninduzierten Störung des ersten Signals festgestellt wird (111).
Verfahren (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lenkwinkel des Fahrzeuges überwacht wird (105), wobei das Vorliegen der fahrbahninduzierten Störung durch eine Analyse des Lenkwinkels validiert wird (110).
Verfahren (100) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass beim Feststellen des Vorliegens einer fahrbahninduzierten Störung ein zuvor definierter Schwellwert bezüglich des ersten Signals zur Erkennung einer Hands off Situation erhöht wird (112).
Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass beim Feststellen des Vorliegens einer fahrbahninduzierten Störung die Handerkennung mittels des Handmomentsensor deaktiviert wird (113).
Vorrichtung (10) zur Handerkennung an einem Lenkrad eines Fahrzeugs mit einem Handmomentsensor (11) zur Ermittlung eines erstes Signals, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) einen Drehzahlsensor (12) zur Ermittlung eines zweiten Signals hinsichtlich einer Radgeschwindigkeit mindestens eines Rades des Fahrzeuges zur Validierung der ersten Signals aufweist.